試析4G移動通信技術及其面臨的問題

吳上才

摘 要：隨著我國科技信息技術的快速發(fā)展，第四代移動通信技術，即4G技術已經出現。它與以往的3G技術相比，不論是其下載的速度還是上傳的速度，都有了極大的突破，有著明顯的優(yōu)越性。通過對4G移動通信技術的具體分析，闡述了目前4G技術發(fā)展面臨的不少問題，并對此一一進行闡述，同時也展望了4G技術未來的發(fā)展。

關鍵詞：4G移動通信技術；速度；問題；發(fā)展

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）02-0135-02

4G移動通信技術是將3G技術與無線局域網絡（WLAN）技術相結合，實現高實效、高質量的視頻圖像傳輸。根據資料顯示，4G技術投入使用后，下載速度將達到100 Mbps，其上傳速度也將達到20 Mbps，而且還可以實現用戶的無線服務要求。目前，4G移動通信技術正處于飛速發(fā)展階段。它不僅可以讓廣大用戶實現更為便捷、快速、豐富的通信生活，而且用戶還可以結合自身對4G移動通信技術的實際需求情況來計費。由此可見，其計費方式較以往的3G技術相比靈活性更高。由于其使用價格與以往的固定寬帶網絡費用相差不多，所以，4G移動通信技術具有極大的發(fā)展空間和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1 4G移動通信技術

4G移動通信技術屬于無線通訊技術，它可以向移動中的用戶提供100 Mb/s的數據傳輸服務，還可以向靜止中的用戶提供1 Gb/s的數據傳輸服務。4G系統主要是根據各類業(yè)務的網絡終端，通過多媒體實現與核心網的連接，并且用戶可以通過IP網絡技術實現在3G、4G、WLAN和固定網絡間的無縫漫游。

4G移動通信技術主要涉及正交頻分復用（OFDM）技術、智能天線（SA）與多入多出天線（MIMO）技術、軟件無線電技術（SDR）和基于IP的核心網技術，下面就這幾種關鍵技術展開深入的分析。

1.1 OFDM

OFDM即正交頻分復用技術，它屬于多載波調制。OFDM技術具有眾多優(yōu)勢，它有助于減少信號波形之間的干擾，可以大大提高頻譜利用率，具有較強的抗碼間干擾性能和抗衰落性能，一般應用于高速的數據傳輸任務中。

1.2 智能天線（SA）與多入多出天線（MIMO）技術

智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤和數字波束調節(jié)等智能功能，它被認為是未來移動通信的關鍵技術。智能天線成形波束能在空間域內抑制交互干擾，增強特殊范圍內想要的信號。這種技術既能改善信號質量，又能增加傳輸容量，其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相關無線收發(fā)信機來實現射頻信號的接收和發(fā)射。同時，通過基帶數字信號處理器對各個天線鏈路上接收到的信號按一定算法進行合并，實現上行波束賦形。目前，智能天線的工作方式主要有兩種，即全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式。

移動通信環(huán)境中的多徑傳播嚴重影響著移動通信的有效性和穩(wěn)定性，多輸入多輸出（MIMO）技術一般是在通信鏈路兩端使用多個天線，發(fā)端將信源輸出的串行碼流轉成多路并行子碼流，分別通過不同的發(fā)射天線發(fā)射單元相同的頻率，而接收方則利用多徑信號來分離、尋找、推定原來的子碼流。這相當于將頻帶資源再利用，以多個接收天線來促進頻譜利用率，使鏈路的可靠性大大提高。

1.3 軟件無線電技術（SDR）

軟件無線電（SDR）是將標準化、模塊化的硬件功能單元經過一個通用硬件平臺，利用軟件加載的方式來實現各類無線電通信系統的一種開放式結構的技術。其中心思想是使寬帶模數轉換器（A/D）和數模轉換器（D/A）等先進的模塊盡可能地靠近射頻天線的要求，盡可能多地用軟件來定義無線功能。其軟件系統包括各類無線信令規(guī)則與處理軟件、信號流變換軟件、調制解調算法軟件、信道糾錯編碼軟件和信源編碼軟件等。軟件無線電技術主要涉及數字信號處理硬件（DSPH）、現場可編程器件（FPGA）和數字信號處理（DSP）等。

1.4 基于IP的核心網技術

4G移動通信系統的核心網是一個基于全IP的網絡，它可以實現不同網絡間的無縫互聯。核心網獨立于各種具體的無線接入方案，它可以提供端到端的IP業(yè)務，能同已有的核心網和公用電話交換網（PSTN）兼容。核心網具有開放的結構，能允許各種窄中接口接入核心網，同時核心網能把業(yè)務、控制和傳輸等分開。采用IP后，所采用的無線接入方式和協議與核心網絡（CN）協議、鏈路層是分離獨立的，在4G通信系統中IPv4協議將被取代，主要采用全分組方式IPv6技術。

2 4G移動通信技術發(fā)展面臨的問題

現今，對4G移動通信技術的期待者愈來愈多。但是，由于4G移動通信技術仍然處于發(fā)展、研發(fā)階段，其中面臨著不少問題，要想實現4G移動通信技術的廣泛應用仍然需要很長一段時間。

隨著國產3G標準的出臺、國家“十五”和“863”計劃的啟動，我國加大力度投入了第四代移動通信技術的研發(fā)：①4G的相關白皮書是由華為、大唐移動聯合中興通訊、科研院所和部分高校共同完成的；②針對4G的關鍵技術進行系統驗證和4G系統功能測試，并在2011年將我國的自主知識產權4G技術標準提交到國際電信聯盟，這標志著4G TD-LTE時代的到來。隨著4G移動通信技術的應用，網路速度將大大提升，這對廣大用戶來說是極大的好消息。然而，在4G移動通信技術發(fā)展的過程中依然面臨著不少問題，具體表現在以下四個方面。

2.1 完善關鍵技術難度大、時間長

由于第四代移動通信系統中涉及的關鍵技術較多，如上文所述，各關鍵技術能否相互兼容，對第四代移動通信系統的完善具有至關重要的作用，而完善各關鍵技術是十分有難度的。因此，真正實現所有關鍵技術融合和完善的過程是極為漫長的，要想完善第四代移動通信系統并不是短期內可以實現的目標。

2.2 實現理論速度的難度大

雖然第四代移動通信系統的理論速度較以往3G移動通信技術來說是十分快的，但終歸是理論速度。在第四代移動通信系統的應用和推廣過程中，能否真正實現4G移動通信技術的理論速度仍然難以確定。在實現第四代移動通信系統的過程中，其實際速度受終端限制，即終端媒介的容量等條件的限制，因此，實現第四代移動通信系統的理論速度是有很大難度的。endprint

2.3 研發(fā)與應用受市場限制

市場是推動科技進步的催產素，當市場對第四代移動通信系統的建立不熱心或處于觀望態(tài)度時，該技術的研發(fā)和推廣必然會受到一定的限制，同時，該系統的建立和實施還隨時面臨被更高效的技術取代的威脅。

2.4 配套設施完善難度大

在第四代移動通信系統的發(fā)展與實際應用過程中，除了要解決其中所涉及的相應關鍵技術之外，還必須完善4G移動通信系統的一系列配套設施，確保在4G移動通信技術真正投入使用時，其相關領域的跟蹤和配合都較為完善。但這就涉及到一系列的技術、資金、觀念問題，其中包括基礎設施的更新、改造和舊有設備的兼容等。

3 4G移動通信技術的發(fā)展預測

現如今，3G移動通信技術已經趨于成熟，也已經投入到全面商用化的使用階段。愈來愈多的手機用戶運用著便捷的3G移動技術，但是仍然可以發(fā)現3G移動技術存在許多不足和缺陷，它阻礙了用戶進一步體驗高效、優(yōu)質的網絡需求服務。4G移動通信技術的出現，不僅可以為廣大用戶帶來更多的福音，而且也將會是未來移動通信領域的主導技術。

在4G移動通信的發(fā)展路程中，依然會面臨許多的問題和挑戰(zhàn)，但其帶來的機遇也是極大的。根據大量資料可知，全球的TDLTE產業(yè)規(guī)模在2015年將可實現1 512億美元，并且將突破9 100萬戶目標。由此可見，4G移動通信技術的不斷發(fā)展與成熟，將推動4G移動通信技術逐步替代3G移動技術，進而成為整個移動通信領域的主導技術，為廣大用戶提供更為高效、穩(wěn)定、便捷的信息化網絡服務。

參考文獻

[1]陸軍.淺析4G移動通信技術[J].電腦知識與技術，2010，5（2）：20-23.

[2]梁瑞.第四代移動通信技術若干問題的比較研究[J].電腦知識與技術，2012（03）：60-61.

[3]陳明懌.4G移動通信終端關鍵技術之若干問題探討[J].電腦知識與技術，2011（07）：3545-3546.

[4]童曉鴻，林慶輝.4G移動通信關鍵技術與面臨的問題[J].電腦知識與技術，2010（06）：115-116.

〔編輯：白潔〕

Analysis of 4G Mobile Communication Technology and Its Problems

Wu Shangcai

Abstract： With the rapid development of science and technology of Chinas information technology， the fourth generation mobile communication technology， the 4G technology has emerged. Compared with the previous 3G technology， no matter the download speed or upload speed， have been greatly breakthrough， has the obvious superiority. Through the analysis of the specific 4G of the mobile communication technology， describes the many problems currently facing the development of 4G technology， and the one one were described， also looks forward to the future development of 4G technology.

Key words： 4G mobile communication technology； speed； problem； developmentendprint